Вентиляция подземных выработок

Ни одно предприятие по добыче ископаемых подземным способом не может нормально функционировать без регулируемой, в соответствии с горно-техническими условиями шахты и рудника, естественной или искусственной вентиляции подземных выработок. Еще большее значение вентиляция приобретает во время рудничных аварий, когда в подземных выработках образуются огромные количества отравляющих примесей и взрывчатых смесей, воздух лишается кислорода, необходимого для дыхания, а температура поднимается до предела, опасного для человеческого организма.

Важнейшими задачами военизированных горноспасательных частей (ВГЧС), прибывших на аварию (независимо от ее характера), являются во-первых, восстановление всех вентиляционных устройств шахты (рудника) и, во-вторых — маневрирование этими устройствами для спасения людей и облегчения ликвидации аварии.

Восстановление вентиляционных устройств начинается с производимых попутно разведочными отделениями работ по регулированию положения вентиляционных дверей, разборке небольших завалов и навешиванию парусов и кончается вскрытием постепенным переводом на нормальное проветривание изолированных пожарных участков. При взрывах газа и каменно-угольной пыли восстановление вентиляционных устройств является основной задачей, решение которой часто бывает наиболее целесообразным и быстрым способом спасения людей, оставшихся в отдельных участках шахты.

При использовании вентиляционных устройств для борьбы с аварией могут быть осуществлены вентиляционные маневры, основанные на:

• а) управлении направлением вентиляционных струй;
• б) управлении скоростью вентиляционных струй.

Вентиляционные маневры первой группы сводятся к сохранению существующего направления вентиляционных струй или к их опрокидыванию (реверсированию). Опрокидывание вентиляционных струй может быть осуществлено либо при помощи специальных устройств для реверсирования вентилятора, либо путем выключения вентилятора и использования естественной тяги, имеющей при нормальном проветривании направление, противоположное искусственной тяге

К вентиляционным маневрам второй группы относятся:

• усиление существующей или реверсированной вентиляционной струи включением дополнительного вентилятора, направлением нескольких вентиляционных струй в одну выработку или использованием энергии естественной тяги (при реверсировании) для усиления проветривания;
• ослабление существующей (или реверсированной) струи путем регулирования работы вентилятора, маневрирования вентиляционными дверями  и окнами, навешивания  парусов или частичного сокращения пути вентиляционной струи;
• полное прекращение вентиляции путем герметизации существующих дверей, возведения изолирующих перемычек или полного «закорачивания» общей вентиляционной струи.

Вентиляционные маневры могут осуществляться в общерудничном масштабе и в пределах отдельных  участков или даже выработок. В первом случае решение об осуществлении  вентиляционного маневра принимается руководителем    горноспасательных работ (главным инженером предприятия); во втором случае, при необходимости быстрого осуществления маневра, решение может быть принято оперативным руководителем работ (начальником ВГСЧ), а если последствия маневра затрагивают лишь зону рабочей точки, — начальником    отделения.

К вентиляционным маневрам чаще всего приходится прибегать при борьбе с рудничными пожарами.

Схемы различных вентиляционных маневров показаны на рис. 12—17. На рис. 12-14 показаны различные возможные места возникновения пожаров и требующиеся при таком расположении очагов вентиляционные маневры.

При выборе вентиляционного маневра следует в первую очередь руководствоваться следующими соображениями:

1. Давать такое направление вентиляционным струям, чтобы возможно меньшее количество отравляющих примесей (например при пожаре) попадало в подземные выработки.
2. Обеспечивать возможность движения людей в шахте по путям, предусмотренным планом ликвидации аварии.
3. Не допускать скопления опасных концентраций горючих газов.
4. Не усиливать пожара притоком свежего воздуха.
5. Использовать вентиляционные маневры дли коллективной защиты горноспасательных частей на марше и при горноспасательных работах.
6. Не загонять пожар в места, труднодоступные для непосредственной борьбы с ним.

С точки зрения принятия решения о вентиляционном маневре, наиболее простыми являются случаи возникновения пожаров на входах  и  выходах  воздуха из шахты, наиболее сложными — случаи пожаров на большом расстоянии от входов и выходов — в зоне очистных работ. Рис. 12. Схема общего вентиляционного маневра при пожаре в надшахтном здании, подъемном шахтном стволе или околоствольном дворе: опрокидывание вентиляционной струи

При пожарах, относящихся к первой группе — в надшахтных зданиях и зданиях вентиляторов, в подающих и вентиляционных стволах, а также в околоствольных выработках, выбор решений ограничен: для случаев, относящихся к сооружениям и выработкам, связанным с подающим стволом, необходимо опрокидывание, для случаев, относящихся к вентиляционным стволам, — сохранение существующей вентиляции, причем как в тех, так и в других случаях, если это допускает газообильность шахты, желательно замедление скорости вентиляционной струи (см. рис. 12—14). Рис.13. Схема вентиляционного маневра при пожаре и вентиляционном   стволе: замедление вентиляционной струи

При пожарах второй группы принятие решения относительно общешахтного маневра, в особенности в случаях газовых шахт, осложняется тем, что одинаково справедливые мотивировки решения могут оказаться во взаимном противоречии: так например стремление замедлить распространение огня по коренному штреку в сторону очистных работ может привести к скоплению метана до взрывоопасных пределов. В таких случаях следует выделить основной маневр, устраняющий главную опасность. Так, например, в большинстве случаев опасность взрыва  является более серьезной угрозой жизни людей и целости оборудования, чем опасность распространения огня. Поэтому в газовых шахтах, как правило, замедление движения вентиляционной струи, идущей через участок аварии, не допускается. Рис.14. Схема вентиляционного маневра при пожаре в околоствольных   выработках:«закоpачиваниe» вентиляционной струи

Возможность реверсирования вентиляционной  струи  решается в зависимости от скорости осуществления этого маневра. Если устройство для реверсирования  позволяет  осуществить запрокидывание струи в течение немногих минут, а подземные вентиляционные устройства допускают реверсирование струй в параллельных или диагональных выработках без самопроизвольного выключения из системы проветривания, то опрокидывание струй даже в газовых шахтах обычно вполне осуществимо: выделяющийся метан продолжает по прежнему разбавляться вентиляционной струей, меняется лишь направление выноса разбавленного СН4. Если же реверсирование вентилятора  связано с длительной  задержкой или может вызвать в подземных выработках вентиляционный хаос, от него следует воздержаться. Так как предусмотреть последствия реверсирования сложной вентиляционной системы на основании одних только расчетных данных трудно, следует заранее предусматривать на каждой шахте опытное опрокидывание вентиляции, выявление действительных последствий реверсирования и мероприятий по устранению нежелательных результатов опрокидывания. Эти сведения должны заноситься в план ликвидации аварии, составляемый в порядке профилактической работы.

Помимо случаев пожаров в сооружениях и выработках, примыкающих к подающему воздух стволу, реверсирование общешахтной вентиляционной струи может быть успешно использовано для облегчения окружения и локализации пожаров горноспасательными частями; в частности реверсирования воздушная струя является наиболее надежным средством коллективной защиты горноспасателей от высокой температуры при подходе к пожару со стороны вентиляционных (т. е. нормально расположенных на исходящей струе) выработок. Обычно реверсирование общерудничной   вентиляционной струи для облегчения маневрирования горноспасательных частей может быть допущено лишь после вывода из подземных выработок всех застигнутых аварией людей.

Усиление вентиляции шахты (рудника) в целом может сказаться целесообразным в случаях внезапных или суфлярных выбросов газа, а также в случае, если возникшая в результате тепловой депрессии естественная тяга угрожает опрокидыванием вентиляционной струи в нежелательном направлении.

Ослабление вентиляционной струн целесообразно во всех случаях борьбы с пожарами в магистральных воздухопроводящих выработках с большой скоростью движения воздуха — околоствольном дворе, квершлагах, коренных штреках, капитальных бремсбергах и уклонах.

Наконец нулевая вентиляция, в тех случаях, когда она по другим соображениям допустима, является наиболее действительным средством борьбы с рудничными пожарами. Как известно, осуществление нулевой вентиляции, т.e. полной  изоляции от доступа внешнего воздуха, является основным методом борьбы с рудничными пожарами в недоступных для непосредственного тушения огня местах. Выполнение этого маневра в общерудничном масштабе, в особенности то время аварии , не всегда осуществимо из-за многочисленных мест возможного просасывания воздуха  или  газопроницаемости самих пород; между тем действенность маневра нулевой вентиляции всецело зависит от полноты его осуществления.

Частные вентиляционные маневры, относящиеся к отдельным участкам или рабочим точкам, в принципе ничем не отличаются от общерудничных маневров, но осуществляются они проще и легче контролируются. Ha рис. 15 показан случай реверсирования струи в уклонном поле для предупреждения распространения пожара по лавам; для этого вентиляционные двери 1 и 2 должны быть открыты, а в точках 3 и 4 должны быть закрыты двери или сооружены перемычки.

Рис. 15. Схема частного вентиляционного маневра при пожаре на  входе вентиляционной струи в выемочный участок: опрокидывание вентиляционной струи

Ha рис. 16 изображен случай усиления вентиляционной струи для разбавления метана, горящего в зарубной щели (т. е. при избытке воздуха), и облегчения подхода горноспасателей непосредственно к очагу пожара. Если бы метан горел при обильном его выделении в глухом забое, т. е. при недостатке воздуха, то усиление вентиляции немедленно привело бы к взрыву. Поэтому в последнем случае следовало бы или ослабить вентиляцию, или полностью ее прекратить.

Рис. 16. Схема частного вентиляционного маневра при пожаре в очистном зa6oe газовой шахты: усилeниe вентиляционной струи во избежание повышения концентрации метана до взрывоопасного предела

При пожарах в выработанном пространстве или в глубине пласта (залежи) ископаемого нулевая вентиляция (т. е. полная изоляция) является наиболее действенным средством локализации пожара как в сочетании со способами непосредственного тушения, так и при применении методов изоляции перемычками.

Иногда, а случаях, когда необходимо по возможности скорее прекратить поступление в очистные работы продуктов пожара, распространяющегося по магистральной, подающей воздух, выработке, достаточно произвести местное «закорачивание» вентиляционной струи (см. рис. 17). Рис. 17. Схема вентиляционного маневра при пожаре на свежей струе до входа в выемочный участок: «закорачивание» струи